(57)【要約】【課題】  結像特性が既知の投射光学系と被検査光学系とからなる合成光学系の光学特性を測定し、その測定された光学特性から投射光学系の光学特性を演算により取り除くことにより、被検査レンズの光学特性を推定することができるレンズ検査方法およびレンズ検査装置を提供する。【解決手段】  レンズ検査装置１を、光学特性（結像特性若しくは収差相当量）が既知の投射レンズＬ１と、光学特性を検査する被検査レンズＬ２と、投射レンズＬ１及び被検査レンズＬ２からなる合成光学系の光学特性を測定する処理手段ＰＲ２と、処理手段ＰＲ２により取得された合成光学系の光学特性から投射レンズＬ１の光学特性を演算により取り除くことにより被検査レンズｌ２の光学特性を推定する演算・処理手段ＰＲ１とから構成する。【選択図】  図７
2007033168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像面あるいは物面を光軸に沿って移動して投射光学系の像面各領域における複数の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データを測定するステップと、
前記像面あるいは前記物面を光軸に沿って移動して前記投射光学系および被検査光学系からなる合成光学系の像面各領域における複数の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データを測定するステップと、
前記合成光学系の前記結像面各位置データおよび前記結像特性データ若しくは前記レンズ諸元データ、並びに、前記投射光学系の前記結像面各位置データおよび結像特性データ若しくは前記レンズ諸元データから、演算手段にて像面各領域における前記被検査光学系の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データを算出するステップとから構成されることを特徴とするレンズ検査方法。
【請求項２】
像面各領域における複数の結像面各位置データおよび結像特性データが既知の投射光学系と、
被検査光学系と、
撮像用被検査物体と、
前記撮像用被検査物体を透過した光線を前記投射光学系及び前記被検査光学系からなる合成光学系で結像させて前記撮像用被検査物体の像を検出する撮像素子と、
前記撮像用被検査物体若しくは前記撮像素子のいずれか一方を光軸に沿って移動させる移動手段と、
前記移動手段で前記撮像用被検査物体若しくは撮像素子のいずれか一方を移動させて、前記合成光学系の像面各領域における複数の結像面各位置データおよび結像特性データを前記撮像素子で測定する光学系特性取得手段と、
前記光学系特性取得手段により測定された前記合成光学系の前記結像面各位置データおよび前記結像特性データ、並びに、前記投射光学系の前記結像面各位置データおよび前記結像特性データから、前記被検査光学系の像面各領域における前記結像面各位置データおよび前記結像特性データを演算手段にて算出する被検査光学系特性推定手段とから構成されることを特徴とするレンズ検査装置。
【請求項３】
前記投射光学系の前記結像面各位置データおよび前記結像特性データが、前記光学特性取得手段により測定されるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載のレンズ検査装置。
【請求項４】
像面各領域における複数の結像面位置データおよびレンズ諸元データが既知の投射光学系と、
被検査光学系と、
撮像用被検査物体と、
前記撮像用被検査物体を透過した光線を前記投射光学系及び前記被検査光学系からなる合成光学系で結像させて前記撮像用被検査物体の像を検出する撮像素子と、
前記撮像用被検査物体若しくは前記撮像素子のいずれか一方を光軸に沿って移動させる移動手段と、
前記移動手段で前記撮像用被検査物体若しくは撮像素子のいずれか一方を移動させて、前記合成光学系の像面各領域における複数の結像面各位置データおよびレンズ諸元データを前記撮像素子で測定する光学系特性取得手段と、
前記光学系特性取得手段により測定された前記合成光学系の前記結像面各位置データおよび前記レンズ諸元データ、並びに、前記投射光学系の前記結像面各位置データおよび前記レンズ諸元データから、前記被検査光学系の像面各領域における前記結像面各位置データおよび前記レンズ諸元データを演算手段にて算出する被検査光学系特性推定手段とから構成されることを特徴とするレンズ検査装置。
【請求項５】
前記投射光学系の前記結像面各位置データおよび前記レンズ諸元データが、前記光学特性取得手段により測定されるように構成されたことを特徴とする請求項４に記載のレンズ検査装置。
【請求項６】
前記撮像用被検査物体が、点光源、線光源、又は、検査チャートで構成され、
前記光学特性取得手段が、前記像面各領域のベストフォーカス位置を検出するように構成されたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のレンズ検査装置。
【請求項７】
前記被検査光学系の入射瞳と前記投射光学系の射出瞳とが空間的に一致または近接して配置された合成光学系において、
前記投射光学系の前記射出瞳が、前記投射光学系の外にあることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のレンズ検査装置。
【請求項８】
前記投射光学系が、物体側テレセントリックであることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のレンズ検査装置。
【請求項９】
前記撮像素子が、ラインセンサーで構成されることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載のレンズ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系の結像性能を評価するレンズ検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズの結像性能を検査するとき、検査チャートを基準物体として被検査レンズにて直接、撮像素子面へ結像させ、このチャート像の解像の程度（コントラスト）を測定することにより、被検査レンズの結像性能を評価、検査するのが一般的である。しかしながら、このような方法によると、検査を実施する広い空間が必要とされる。そのため、このような問題を解消するために、被検査レンズに投射光学系を装着して、この投射レンズが理想的な結像性能であると仮定し、合成光学系の結像性能を測定し評価する方法が知られている。例えば、被検査レンズの像面に線（点）光源を配置し、被検査レンズにて逆投射し、これに結像光学系を装着して、撮像検出素子へ再結像するように構成する。そして、この再結像光学系が理想的な結像性能であると仮定し、被検査レンズを含む合成光学系の結像性能を測定することにより被検査レンズの結像性能が評価される（例えば、特許文献１参照）。この方法は、測定結果から再結像光学系の性能影響を取り除くことができず、被検査レンズの測定精度を十分保証していない。
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５００７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように、被検査レンズの検査基準撮影距離が十分遠方、すなわち、低倍率であるとき、非常に大きな検査チャートを作成し、設置する必要があり、検査装置が高価なものとなってしまう。しかも、広い空間を確保して測定する場合、装置等の狂いが生じる等の問題があるため好ましいことではない。このことを解消するために、被検査レンズに投射光学系を装着し、合成光学系にて結像性能を測定する。しかし、この結像性能は投射光学系の結像性能を含むものであり、被検査レンズのみの結像性能ではないため、正確に被検査レンズの結像性能を評価、検査することができないという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、結像特性が既知の投射光学系と被検査光学系とからなる合成光学系の光学特性を測定し、その測定された光学特性から投射光学系の光学特性を演算により取り除くことにより、被検査レンズの光学特性を推定することができるレンズ検査方法およびレンズ検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係るレンズ検査方法は、像面あるいは物面を光軸に沿って移動して投射光学系（例えば、実施形態における投射レンズＬ１）の像面各領域における複数の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データを測定するステップと、像面あるいは物面を光軸に沿って移動して投射光学系および被検査光学系（例えば、実施形態における被検査レンズＬ２）からなる合成光学系の像面各領域における複数の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データを測定するステップと、合成光学系の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データ、並びに、投射光学系の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データから、演算手段にて像面各領域における被検査光学系の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データを算出するステップとから構成される。
【０００７】
また、本発明に係るレンズ検査装置は、像面各領域における複数の結像面データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データが既知の投射光学系と、被検査光学系と、撮像用被検査物体（例えば、実施形態における検査チャートＣＨ）、撮像用被検査物体を透過した光線を投射光学系および被検査光学系からなる合成光学系で結像させて撮像用被検査物体の像を検出する撮像素子と、撮像用被検査物体若しくは撮像素子のいずれか一方を光軸に沿って移動させる移動手段（例えば、実施形態における駆動手段ＤＲ１）と、移動手段で撮像用被検査物体若しくは撮像素子のいずれか一方を移動させて、合成光学系の像面各領域における複数の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データを撮像素子で測定する光学系特性取得手段（例えば、実施形態における処理手段ＰＲ２）と、光学系特性取得手段により測定された合成光学系の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データ、並びに、投射光学系の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データから、被検査光学系の像面各領域における結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データを演算手段にて算出する被検査光学系特性推定手段（例えば、実施形態における演算・処理手段ＰＲ１）とから構成される。
【０００８】
このとき、投射光学系の結像面各位置データおよび結像特性データ若しくはレンズ諸元データが、光学特性取得手段により測定されるように構成されることが好ましい。
【０００９】
また、撮像用被検査物体が、点光源、線光源、又は、検査チャートで構成され、光学特性取得手段が、像面各領域のベストフォーカス位置を検出するように構成されることが好ましい。
【００１０】
また、被検査光学系の入射瞳と投射光学系の射出瞳とが空間的に一致または近接して配置された合成光学系において、投射光学系の射出瞳が、この投射光学系の外にあることが好ましい。
【００１１】
また、投射光学系が、物体側テレセントリックであることが好ましい。
【００１２】
また、撮像素子が、ラインセンサーで構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るレンズ検査方法およびレンズ検査装置を以上のように構成すると、結像面各位置データ等が既知の投射光学系と被検査光学系とからなる合成光学系の結像面各位置データ等を測定し、投射光学系の結像面各位置データ等を演算により取り除くことにより、被検査レンズの結像面各位置データ等を推定することができる。そのため、特に低倍率の被検査光学系の場合には焦点距離に応じた撮影距離の空間を必要とせず、狭い空間で検査を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係るレンズ検査装置において、検査対象となる被検査光学系（被検査レンズＬ２）は投射光学系（投射レンズＬ１）と組み合わされて合成光学系を構成しており、図示しない光源から出射して検査チャートＣＨを透過した光線をこの合成光学系で集光して撮像素子の撮像面ＩＤに検査チャートＣＨ（例えば、図１における平面検査チャートＣＨ１）の像を結像し、この撮像素子による検出結果から結像性能を求めるように構成されている。
【００１５】
一般に、多くの光学系はレンズ配列の内部にその開口絞りを内蔵している。しかし、本実施形態を実現するために、外絞り光学系が必要とされる。レンズ検査装置の光学系は装置内に装備される投射光学系（投射レンズＬ１）と着脱可能な被検査光学系（被検査レンズＬ２）との合成にて構成される光学系である。このとき、被検査光学系Ｌ２に入射する光束は軸上、軸外を問わず投射光学系Ｌ１により制限されて光束が遮蔽されることを避けたい。そのため、投射光学系Ｌ１は外絞り（開口絞り）Ｐを有して構成されることが好ましく、装置も小型化が可能である。よって、投射光学系Ｌ１の仮想絞りＰはこの投射光学系Ｌ１の外部であって、この投射光学系Ｌ１の射出瞳と略同一位置若しくはその近傍に位置し、且つ、被検査光学系Ｌ２との間、若しくは、被検査光学系Ｌ２が複数のレンズから構成される場合はこの被検査光学系Ｌ２の内部に開口絞りがありその入射瞳に配置され、被検査光学系Ｌ２の入射瞳の位置に限りなく近いことが望ましい。しかも、汎用性を求めると広画角の光学系が必要とされる。これは被検査光学系Ｌ２に軸外から入射する斜入射光束による周辺光量を十分確保するよう、光線を入射させるためである。しかも、この投射光学系Ｌ１は理想レンズといわないまでも、収差が要求に応じた程度に十分補正された結像性能を有するレンズが求められている。
【００１６】
測定の手順として事前に投射光学系Ｌ１の結像特性あるいは収差相当量（ＭＴＦ値がピークのところの像面位置）を測定、及び、算出しておく。その後、投射光学系Ｌ１と被検査光学系Ｌ２とで合成光学系を構成し、この合成光学系の結像特性、あるいは収差相当量を測定し、及び、算出する。収差相当量の領域において、合成光学系の特性から投射光学系Ｌ１の特性の影響を差し引くことにより、被検査光学系Ｌ２の結像特性を推定することができる。以下に、具体的な内容を実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は第１実施例に係るレンズ検査装置の光学系の部分を示しており、投射レンズＬ１と被検査レンズＬ２とからなる合成光学系を構成し、物体面に平面検査チャートＣＨ１が固定配置され、投射レンズＬ１と被検査レンズＬ２との間に仮想絞りＰが配置されていて、特定のＦ値において、この合成光学系の結像特性を測定する。すなわち、この合成光学系のガウス像面を基準として、合成光学系の像面の位置をバックフォーカスＢf、軸上ベストフォーカス位置Ｂ、軸外ピント位置Ｍ，Ｓ（Ｍはメリディオナル像面（以下、「ｍ像面」と呼ぶ）におけるピント位置であり、Ｓはサジタル像面（以下、「ｓ像面」と呼ぶ）におけるピント位置であり、各物高に対応した各像高である）を定義し、撮像素子ＩＤ（撮像面）を光軸方向に移動させて平面検査チャートＣＨ１の像のコントラスト最大値を検出することにより、その位置を測定し像面の曲がりを計測する。このとき、広い領域に渡り、より微細な解像を求められるので、撮像素子ＩＤとしてはラインセンサーがより望ましい。すなわち、光軸に直交してメリディオナル像面とサジタル像面の方向に延びるラインセンサーにより構成されることが望ましい。
【００１８】
このとき、合成光学系の合成倍率βは、投射レンズＬ１の焦点距離ｆcと被検査レンズＬ２の焦点距離ｆmとを用いて、あるいは、投射レンズＬ１の倍率βcと被検査レンズＬ２の倍率βmとを用いて、次に示す式（１）のように表される。
【００１９】
β  ＝  −ｆm／ｆc    あるいは    β  ＝  βcβm              （１）
【００２０】
式（１）において、それぞれの光学系が無限遠系を構成し合成されているとき、投射レンズＬ１と被検査レンズＬ２との焦点距離ｆm、ｆcの比で合成倍率が表される。一方、それぞれの光学系が有限系にて構成されているとき、倍率βc、βmはそれぞれ投射光学系（投射レンズＬ１）と被検査光学系（被検査レンズＬ２）とが担う近軸横倍率である。この合成倍率はそれぞれの倍率の積で表される。
【００２１】
一方、図２に示すように、投射レンズＬ１に仮想絞りＰ側から逆向きに光を照射し、図１における平面検査チャートＣＨ１の位置に撮像素子ＩＤを配置する。なお、平面検査チャートＣＨ１のサイズが小さいときは、投射レンズＬ１は物側テレセントリック光学系であることが望ましい。このような構成で、事前に投射レンズＬ１の固有のデフォーカス結像特性を測定する。また、投射レンズＬ１としてノンテレセントリック光学系を採用したときは、デフォーカス特性を測定するため、像面の検出断面位置の移動に対し、各照射角における像高の差異が発生する。この差異に対応し、図１のように、合成時、デフォーカス特性を推定するとき、投射レンズＬ１の射出角（照射角）への補正が必要である。
【００２２】
逆照射時の投射レンズＬ１のバックフォーカスをＢfcとし、ガウス像面を基準としたとき、軸上ベストフォーカス位置をＢcとし、同様に、このベストフォーカス位置Ｂcを基準としたとき、軸外の像面位置をΔＭc，ΔＳcとすると次の式（２）のように表される。ここで、Ｍcは各像高に対するｍ像面位置、Ｓcは各像高に対するｓ像面位置とする。
【００２３】
ΔＭc  ＝  Ｍc  −  Ｂc，  ΔＳc  ＝  Ｓc  −  Ｂc            （２）
【００２４】
なお、この像面位置ΔＭc，ΔＳcを各像高にて事前計測された値、あるいは設計値（逆光線追跡）にて代用したものを採用することも可能である。
【００２５】
一方、被検査レンズＬ２の収差等による結像特性は、図３に示す配置において、このレンズのバックフォーカスをＢfmとし、ガウス像面を基準として、ベストフォーカス位置をＢmとし、ｍ像面位置（各像高）をＭmとし、ｓ像面位置（各像高）をＳmとしたとき、このベストフォーカス位置Ｂmからの像面位置の推定値ΔＭm，ΔＳmは、次の式（３）のように表される。
【００２６】
ΔＭm  ＝  Ｍm  −  Ｂm，  ΔＳm  ＝  Ｓm  −  Ｂm            （３）
【００２７】
なお、被検査レンズＬ２の事前の情報は一般的にはないが、既知であるとするならばその像面位置の設計値ΔＭm0，ΔＳm0は、次の式（４）のように表される。
【００２８】
ΔＭm0  ＝  Ｍm0  −  Ｂm0，  ΔＳm0  ＝  Ｓm0  −  Ｂm0      （４）
【００２９】
以上より、合成光学系の特性から投射レンズＬ１の特性を差し引くことにより、被検査レンズＬ２の像の曲がり特性を推定することができ、その推定値ΔＭm，ΔＳm，Ｂmはそれぞれ、次の式（５）〜（７）で表される。
【００３０】
ΔＭm  ＝  ΔＭ  −  β2ΔＭc  ＝  Ｍ−β2Ｍc  −  （Ｂ−β2Ｂc）  （５）
ΔＳm  ＝  ΔＳ  −  β2ΔＳc  ＝  Ｓ−β2Ｓc  −  （Ｂ−β2Ｂc）  （６）
Ｂm  ＝  Ｂ  −  β2Ｂc                                            （７）
【００３１】
なお、このように合成光学系の測定値から求められた被検査レンズＬ２の推定値ΔＭm，ΔＳm，Ｂmの判定は、設定限界許容値δＭm，δＳm，δＢmを設定して次の式（８）〜（１０）により、推定値と設計値の差ＤＭm，ＤＳm，ＤＢmを求めてこの被検査レンズＬ２の良否を判断することができる。
【００３２】
ＤＭm  ＝  ｜  ΔＭm  −  ΔＭm0  ｜  ≦  δＭm            （８）
ＤＳm  ＝  ｜  ΔＳm  −  ΔＳm0  ｜  ≦  δＳm            （９）
ＤＢm  ＝  ｜    Ｂm  −    Ｂm0  ｜  ≦  δＢm            （１０）
【００３３】
以上のような手順に従い、合成光学系（Ｌ１，Ｌ２）の収差等による像面の曲がり特性の計測値と、投射レンズＬ１の曲がり特性の計測値から演算にて、被検査レンズＬ２の結像の曲がり特性を推定することが可能である。
【００３４】
なお、この第１実施例において検査物体を平面検査チャートＣＨ１としているが、図１〜図３に示されている各像面領域のサンプル代表点に対応する結像位置を表１に示す。これは、レンズ検査装置において使用される主な演算、処理用データ形式であり、像面各領域とそれぞれデフォーカス位置に対応する。
【００３５】
【表１】
2007033168.tif 000003
【００３６】
なお、スキャン時のデフォーカス位置を｛Ｂ0，Ｂ（±１）〜Ｂ（±４）｝とするとき、Ｂ，ΔＭ，ΔＳは各像高Ｙ′で全て同じ値なので、各像高のＭＴＦを表記する。また、最大ＭＴＦを検出したとき、ベストフォーカス値を示すとき、（Ｂ，ΔＭ，ΔＳ）maxは各像高Ｙ′でのベストフォーカス位置を示す。このとき、スキャンのサンプル数を必要に応じ、適宜増加することは容易である。但し、上記の被検査レンズＬ２のＭＴＦ値（ＲmR，ＲmS）の推定はできない。また、同時にMTFの最大値（ＲmR，ＲmS）maxも推定できないので表記不能である。検査レンズＬ２の像面の曲がり特性（ΔＭm，ΔＳm）のみ表記可能である。
【００３７】
また、表１に対応した、図１〜図３に示されるそれぞれのデフォーカス断面位置に対応する各像面領域のサンプルの代表点に対応し、結像特性（ｍ像面とｓ像面の各断面のMTF値、あるいは、この最大値）を示したデータ形式を表２に示す。
【００３８】
【表２】
2007033168.tif 000004
【００３９】
以上の表１および表２に示されたデータは、後述する第４および第５実施例における演算、処理に用いられる。
【実施例２】
【００４０】
次に、投射光学系（投射レンズＬ１）の像面湾曲の影響を測定結果から取り除く方法について図４〜図６を用いて説明する。図４は第２実施例に係るレンズ検査装置の光学系の部分を示しており、投射レンズＬ１と被検査レンズＬ２とからなる合成光学系を構成し、投射レンズＬ１と被検査レンズＬ２との間に仮想絞りＰを配置するとともに、物体面に湾曲検査チャートＣＨ２を固定配置し、また、像面に撮像素子ＩＤを配置したものである。第１実施例の場合と同様に、被検査レンズＬ２の検査手順を以下に述べる。
【００４１】
この投射レンズＬ１と被検査レンズＬ２の合成光学系の各物高Ｙに対応した像高Ｙ′の位置をこの合成光学系のガウス面を基準として、軸上、軸外のベストフォーカス位置をＢ，Ｍ，Ｓとして定義する。同様に、その軸上ベストフォーカス位置Ｂ，Ｍ，Ｓを基準としたｍ像面及びｓ像面における軸外ベストフォーカス位置の変位量ΔＭ，ΔＳとして第１実施例で述べたように対応する各像高Ｙ′にてチャート像のコントラスト最大値を検出計測し、像面の曲がりを計測する。
【００４２】
像面の曲がりは以下の手順に従って計測が可能である。この第２実施例においても、第１実施例の式（２）で示したように、図５に示すように、逆側から光束を入射させて得た軸上、軸外の像位置を湾曲検査チャートＣＨ２の位置からのズレ位置ｄＭc，ｄＳcとして、各像高Ｙ′にて事前に計測した値、あるいは、設計値（逆光線追跡）を採用し、適用することが可能であり、式（１１）のように表される。
【００４３】
ｄＭc  ＝  Ｍc−Ｃc−Ｂc，  ｄＳc  ＝  Ｓc−Ｃc−Ｂc        （１１）
【００４４】
この式（１１）において、ガウス像面を基準位置として、Ｂcはベストフォーカス位置、Ｍcはｍ像面位置（各像高）、Ｓcはｓ像面位置（各像高）、Ｃcは像面湾曲（各像高）チャート位置とする。このように、湾曲検査チャートＣＨ２を検査物体として配置することによって、投射光学系（投射レンズＬ１）の有する像面湾曲の影響は直接、緩和することが可能である。
【００４５】
一方、被検査レンズＬ２の収差等による結像特性は、図６に示すような配置において、その推定値及び設計値は上述の式（３），（４）で表される。
【００４６】
レンズ検査装置用光学系の特徴として、投射光学系（投射レンズＬ１）と被検査レンズＬ２とで合成光学系を構成し、この合成光学系の諸元や結像特性を測定する。事前に投射光学系（投射レンズＬ１）の結像特性を測定し、合成光学系の結像特性から投射光学系（投射レンズＬ１）の結像特性を差し引くことにより、被検査光学系（被検査レンズＬ２）の結像特性を推定することができる。この結像特性は湾曲検査チャートＣＨ２と演算により、投射レンズＬ１の非点収差等の影響が緩和される。よって、投射レンズＬ１と被検査レンズＬ２の合成光学系の測定値ΔＭ，ΔＳ，Ｂと式（１１）に示した投射レンズＬ１で計測されたズレ位置ｄＭc，ｄＳcから、この被検査レンズＬ２の推定値ΔＭm，ΔＳm，Ｂmは次に表す式（１２）のようになる。
【００４７】
ΔＭm  ＝  ΔＭ−β2ｄＭc  ＝  Ｍ−β2（Ｍc−Ｃc）−（Ｂ−β2Ｂc）  
ΔＳm  ＝  ΔＳ−β2ｄＳc  ＝  Ｓ−β2（Ｓc−Ｃc）−（Ｂ−β2Ｂc）  
Ｂm  ＝  Ｂ−β2Ｂc                                              （１２）
【００４８】
なお、この式（１２）により求められた被検査レンズＬ２の推定値ΔＭm，ΔＳm，Ｂmの評価は、第１実施例において式（８）〜（１０）で示したように、測定値の判断条件として、設定限界許容値δＭm，δＳm，δＢmを設定することにより、被検査レンズＬ２の結像特性の良否を判定することにより可能である。
【００４９】
この第２実施例において検査物体を湾曲検査チャートＣＨ２としたときの図４〜図６に示されるそれぞれのデフォーカス断面位置に対応し、各像面領域のサンプルの代表点に対応する結像位置を表３に示す。これは、レンズ検査装置において使用される主な演算、処理用データ形式である。なお、スキャン時のデフォーカス位置を｛Ｂ0，Ｂ（±１）〜Ｂ（±４）｝とするとき、Ｂ，ΔＭ，ΔＳは各像高Ｙ′で全て同じ値なので、各像高のＭＴＦを表記する。
【００５０】
【表３】
2007033168.tif 000005
【００５１】
また、表３に対応した、図４〜図６に示される各像面領域のサンプルの代表点に対応する、結像特性（ｍ像面とｓ像面の各断面のＭＴＦ値、あるいは、この最大値）は表２と同様の表現となる。
【実施例３】
【００５２】
図８に示すように、撮像素子（撮像面）ＩＤから逆結像を考えると、像面の収差等により変位量ΔＭ，ΔＳを物面側に換算することができる。そして、これに対応する合成光学系（Ｌ１，Ｌ２）の物面の位置ｂ*，Δｍ*，Δｓ*を軸上、軸外にて算出できる。このことを考慮し、被検査物体となるチャート面ＣＨ３を光軸に沿って移動させると、位置ｂ*，Δｍ*，Δｓ*において軸上、軸外のそれぞれ対応した像面が空間的に固定配置された撮像素子（撮像面）ＩＤにおいて、ベストフォーカス位置となる。この位置ｂ*，Δｍ*，Δｓ*を計測することにより、合成光学系の結像特性を得ることができる。像面の曲がりと物面の曲がりにはそれぞれ以下に示す式（１３）〜（１５）の関係がある。
【００５３】
ΔＭ  ＝  β2Δｍ*                          （１３）
ΔＳ  ＝  β2Δｓ*                          （１４）
Ｂ  ＝  β2ｂ*                            （１５）
【００５４】
また、物面の曲がり（各物高Ｙにおける）は軸上と軸外において次に示す式（１６），（１７）のように表される。
【００５５】
Δｍ*  ＝  ｍ*  −  ｂ*                    （１６）
Δｓ*  ＝  ｓ*  −  ｂ*                    （１７）
【００５６】
以上のことを考慮すると、被検査レンズＬ２の検査として以下の手順が整理できる。まず、レンズ検査装置用光学系（投射レンズＬ１と被検査レンズＬ２の合成光学系）の物面に検査チャートＣＨ３を配置し、撮像素子（撮像面）ＩＤへ結像する。このような状態で、検査チャートＣＨ３を光軸方向に移動させ、物面の中心のベストフォーカス位置ｂ*を検出する。同様に、軸外の各物高Ｙに対応する像面でのベストフォーカス位置（ｍ像面）Δｍ*を検査チャートＣＨ３を光軸方向に移動させて検出する。また同様に、軸外の各物高Ｙに対応する像面でのベストフォーカス位置（ｓ像面）Δｓ*を、検査チャートＣＨ３を光軸方向に移動させて検出する。このように、検査チャートＣＨ３を光軸方向に移動させ、チャート各物高Ｙに対応する像面を固定配置させた撮像素子ＩＤにて撮像し、その像のベストフォーカス検出から各物高Ｙに対応し、検査チャートＣＨ３の位置（ｂ*，Δｍ*，Δｓ*）が特定できる。なお、湾曲チャート（平面チャート）にて事前に、投射光学系（投射レンズＬ１）の有する影響も考慮すると、湾曲チャートは式（１１）、平面チャートは式（２）で表されるずれ量となる。以上より、レンズ検査装置用光学系（合成光学系）の像面のズレ量から、被検査レンズＬ２の像面のズレ量の推定値ΔＭm，ΔＳm，Ｂmは次に示す式（１８）〜（２０）のように表される。
【００５７】
ΔＭm  ＝  ΔＭ−β2ｄＭc  ＝  β2（Δｍ*−ｄＭc）            （１８）
ΔＳm  ＝  ΔＳ−β2ｄＳc  ＝  β2（Δｓ*−ｄＳc）            （１９）
Ｂm  ＝  Ｂ−β2Ｂc  ＝  β2（ｂ*−Ｂc）                    （２０）
【００５８】
この式（１８）〜（２０）で表される推定値ΔＭm，ΔＳm，Ｂmの評価は、上述の式（８）〜（１０）で説明した測定値の判定条件と同様に、設定限界許容値δＭm，δＳm，δＢmを設定し、その結果、被検査光学系（被検査レンズＬ２）の結像特性の良否として判定が可能である。
【００５９】
この様な手順に従い、合成光学系（Ｌ１，Ｌ２）の収差等による像面の曲がり特性の計測値と投射レンズＬ１の曲がり特性の計測値とから演算にて、被検査レンズＬ２の結像の曲がり特性を推定することが可能である。これはいずれも、直接、合成光学系の各像面領域（像高Ｙ′）のベストフォーカス（ＭＴＦのピーク）における像位置（像面の曲がり）を検出するように構成されている。これと事前測定によって得られた投射レンズＬ１の結像特性のデータから補間され、合成連結対応関係を想定したレンズ配置における投射レンズＬ１の像面位置（像面の曲がり）のデータとの演算から、被検査レンズＬ２の像面位置（像面の曲がり）を推定することができる。この方法では、被検査レンズＬ２やその他の光学系ユニットのＭＴＦ値を特定しなくても良く、簡易的評価方法として、結像性能の良否判定を可能とするものである。
【００６０】
以上の第１〜３実施例においては、被検査レンズＬ２の像面位置（像面の曲がり）を測定値から推定することにより、この被検査レンズＬ２の結像特性を検査していたが、チャート像のコントラストを結像特性とする方法もある。このコントラストは撮影光学系のＭＴＦ（変換伝達関数）を示している。被検査物体としての検査チャートが以下に示す式（２１）のような強度分布Φ(Ｙ)を有するとき（すなわち、検査チャートがコサインチャートのとき）、インコヒーレント照明において、式（２２）は、式（２１）で表される物体の結像強度分布Φ′(Ｙ′)を示している。このチャート像のコントラストが、式（２３），（２４）に示されるようなＭＴＦであることが知られている。ここでの像面各領域（像高Ｙ′で代表されるその近傍）に対応する物面の各領域はアイソプラナチズムが成立する領域としている。この領域の大きさを単位に物空間と対応する像空間において、ＭＴＦの計測を離散的にサンプリング測定するものとする。
【００６１】
Φ（Ｙ）    ＝  １＋ｃｏｓ（２πＹｕY′）  →  Φ′（Ｙ′）の結像    （２１）
Φ′（Ｙ′）＝  Ｈ（０）＋｜Ｈ（ｕY′）｜ｃｏｓ（２πＹ′ｕY′＋Φ）  （２２）
Ｒ（ｕY′）  ＝  ｛Φ′max−Φ′min｝／｛Φ′max＋Φ′min｝                （２３）
Ｒ（ｕY′）  ＝  ｜Ｈ（ｕY′）｜／Ｈ（０）                            （２４）
【００６２】
なお、以上の式（２１）〜（２４）において、ｕY′はＹ方向の空間周波数、Ｈ（ｕY′）は光学系のＯＴＦ（光学的伝達関数）、Ｒ（ｕY′）は光学系のＭＴＦ、Φはコマ収差等による不対称収差によるＯＴＦの位相成分である。これらの物理量Ｈ（ｕY′），Ｒ（ｕY′）は物空間（Ｙ）に対する像空間の像高（Ｙ′）で指定された領域において離散的にサンプリングされる。特に、歪曲収差の影響が大きいとき、理想像高から対応像高が変化する。この変化はチャート像のＭＴＦの値（コントラスト）に影響しないので、特別考慮する必要がない。しかし、複数の光学系の合成系からなるとき、個々の光学系の物高、像高の連結対応関係の配置に配慮する必要がある。
【００６３】
次にＯＴＦを２次元に拡張する。合成光学系がインコヒーレント結像系の線形結合システムであるとし、既にそれぞれ規格化Ｈ（ｕX′，ｕY′）／Ｈ（０，０）とされているとして、以下のように表される。これを直交系座標（ｘ′，ｙ′）からラジアル方向と接線方向へ座標変換表示し、空間周波数をｍ成分、ｓ成分である（ｕr，ｕs）にて表現することは、共軸系において容易である。ｍ像面とｓ像面のＭＴＦ値を合成光学系、投射光学系（投射レンズＬ１）、被検査光学系（被検査レンズＬ２）に対し、それぞれＲR(ｕr)，ＲS(ｕs)，ＲcR(ｕr)，ＲcS(ｕs)，ＲmR(ｕr)，ＲmS(ｕs)を示している。投射レンズＬ１の像が直接、被検査レンズＬ２に受け継がれ結像系を構成するとき、合成光学系の各光学系ユニットはインコヒーレント結像系と見なすことができない。それゆえ、合成光学系のＭＴＦ値は投射光学系（投射レンズＬ１）のＭＴＦ値と被検査光学系（被検査レンズＬ２）のＭＴＦ値から簡単に合成することができない。ＯＴＦが規格化されているとして、それぞれのＭＴＦとの関係は次の式（２５）〜（２６）のようになる。
【００６４】
ＲR(ｕr)＝｜Ｈ(ｕr，0)｜，    ＲS(ｕs)＝｜Ｈ(0，ｕs)          （２５）
ＲcR(ｕr)＝｜Ｈc(ｕr，0)｜，  ＲcS(ｕs)＝｜Ｈc(0，ｕs)        （２６）
ＲmR(ｕr)＝｜Ｈm(ｕr，0)｜，  ＲmS(ｕs)＝｜Ｈm(0，ｕs)        （２７）
【００６５】
ところで、合成光学系と投射光学系（投射レンズＬ１）のＭＴＦ値の測定は可能である。しかし、合成光学系のＭＴＦ値から投射光学系（投射レンズＬ１）のＭＴＦ値を簡単に分離することができないので、これらのＭＴＦ値から被検査光学系（被検査レンズＬ２）に対するＭＴＦ値を推定することができない。それゆえ、合成光学系と投射光学系（投射レンズＬ１）のＭＴＦのピーク値から像面位置を測定し、被検査光学系（被検査レンズＬ２）の像面位置を推定する。このためにＭＴＦ値のピークを指標として採用している。その結果、被検査光学系（被検査レンズＬ２）の像面の曲がりから結像性能を間接的に検査・評価することが可能である。
【００６６】
ここではＭＴＦを測定するにあたり、例として、検査チャートＣＨ３を利用する方法にて説明した。一方、光学系による線（点）像強度分布を計測し、これをＦＦＴにてフーリエ変換し、各周波数（格子間隔の逆数）にてＭＴＦを求めることも可能である。ここで、撮影物体となる線（点）光源は異なる格子間隔を有する１次元（２次元）回折格子の集合体と見なせるので、いろいろな格子間隔チャートが物点に常時、複数重ね合わせて配置されていると見なすことができる。この方法において検査チャートの代わりに適当なスリット幅（点）の開口を物体面に配置すれば、同様に本実施例のようなレンズ検査装置が構築可能である。さらにまた、ＭＴＦのピーク値を示す像面位置を測定するにあたり、各光学系ユニットの光束の有効径が把握され、周辺光量も適正に再現可能なものとする。前述のように、撮像用被検査物体としてコサインチャートを例に説明したが、矩形チャートを選択しても補正を加えれば同様に取り扱える。
【００６７】
特に、ここで重要なことは、前述したような投射レンズＬ１に広角で外絞り光学系を採用し、検査装置の小型化と汎用化を実現可能なことである。また、この投射光学系（投射レンズＬ１）は理想光学系でなくても良いことである。事前に被検査レンズＬ２の素性や特性が良く判らない事が多い。しかし、それに対し、常用する投射レンズＬ１は事前に全ての素性（光学パラメータ、初期条件を含む設定条件、境界条件等）を把握し、このレンズの特性を測定することが可能である。それゆえ、投射レンズＬ１の想定される配置状態において、単独で、それぞれの配置に対し投射レンズＬ１が担う各サンプル点のレンズ諸元、結像特性値（結像位置）を以下の方法にて容易に求めることができる。
【００６８】
図７に示すように、直接、投射レンズＬ１を事前測定するため、素性（既知の光学特性、結像特性、および、光学系の諸元）の判明した別の外絞り照明レンズＬ２′によって投射レンズＬ１の射出側の所定位置に虚点物体（照明レンズＬ２′の実像なる点像）を逆結像するように配置する。このように、照明レンズＬ２′によって逆結像し、投射レンズＬ１との合成結像特性を図７の撮像素子（撮像面）ＩＤで測定する。これを、物側（照明レンズＬ２′側）の特性値に変換することによって測定が可能である。
【００６９】
前述した外絞り照明レンズＬ２′とは、投射レンズＬ１の仮想絞りＰの位置に想定した絞りを有し、この絞りＰの中心に回転可能なものである。ここでは素性の判明した照明レンズＬ２′の代わりに無収差の虚点物体に相当するものを製作することが必要である。そのため、ほぼ理想的な点像が結像可能な所望の開口数（ＮＡ）を確保したレンズまたはホログラムによる再生像（実像）にて理想的な点像の作成が可能である。この光学系は軸上のみの収差補正、あるいは、狭い像高しか結像性能が必要とされないので容易に製作が可能である。このレンズは無限遠系でも構わない。
【００７０】
このようにほぼ理想的な点像となるこの点光源をそれぞれ、投射レンズＬ１の逆投影の各物高、物点位置に対応づけて移動することにより、想定される配置状態における投射レンズＬ１の単独の逆向きの結像特性を測定する。投射レンズＬ１は、局所的にアイソプラナチズムが成立している程度に結像性能が確保されているとするならば、容易に逆方向から順方向への単独結像特性の換算ができる。
【００７１】
また直接、投射レンズＬ１を事前測定するために、目的とする被検査レンズＬ２を装着したときと同等の使用状態を再現しつつ、図７の照明レンズＬ２′に相当する素性の判明した撮像レンズＬ２′を装着し、チャートあるいは点（線）光源を所望の物面上の各位置に配置する。順方向に光束を入射させ投射レンズＬ１にて結像された像をこの撮像レンズＬ２′にて撮像素子ＩＤに再結像させ像強度分布を得る。軸外像は仮想絞りＰを中心に撮像レンズＬ２′を回転させ、合成結像特性を測定することによっても可能であり、この各像高に対応し、特定の結像面内にて順次フォーカスするため移動し撮像する機構を有する。このような機構を有するとき、この撮像レンズＬ２′は、前述したより狭い視野しか結像性能を確保しなくても良い。それゆえ、容易に製作可能である。図７を撮像素子（撮像面）ＩＤをチャート面または光源に、照明光源を撮像素子ＩＤに、照明レンズＬ２′を撮像レンズＬ２′にそれぞれ置き換えたものである。
【００７２】
なお、第３実施例においても同様に、チャート配置各位置｛ｂ*，ｂ*（±１）〜ｂ*（±４）｝から｛Ｂ0，Ｂ（±１）〜Ｂ（±４）｝の表１〜表４に対応する換算表を作成可能であり、被検査レンズＬ２の結像特性の測定が可能である。また、演算、処理用データもある。追加サンプルデータとして、各物高（Ｙ０〜Ｙ４）に対応した最大ＭＴＦ値からチャート配置（ｂ*0，Δｍ*１〜Δｍ*４，Δｓ*１〜Δｓ*４）maxが直接検出される。
【実施例４】
【００７３】
それでは、図９を用いて、以上のように構成されたレンズ検査装置１において、撮像素子（撮像面）ＩＤを移動して被検査レンズＬ２の検査を行う撮像素子移動系の信号処理について第４実施例として説明する。この図９において、光学系は図１若しくは図４に示した光学系に対応している。なお、平面検査チャートＣＨ１及び湾曲検査チャートＣＨ２はまとめて「検査チャートＣＨ」と称する。また、図１における仮想絞りＰは図示していないが、投射レンズＬ１を外絞りレンズとした方が、有効光束をより忠実に反映可能である。この仮想絞りＰについては以降の実施例も同様である。
【００７４】
レンズ検査装置１は、合成光学系（Ｌ１，Ｌ２）にて検査チャートＣＨを倍率βで撮像し、この像のコントラストを検出可能な検出手段ＩＭ、及び、処理手段ＰＲ２を装備している。チャート像のコントラストを検出するため、駆動手段ＤＲ１にて撮像素子面（撮像素子ＩＤ）を光軸に沿って領域スキャン移動させる。撮像素子ＩＤが特定の範囲をスキャン移動することにより、固定された検査チャートＣＨの各像高（Ｙ′）に対応する各撮像断面内（Ｙ′0〜Ｙ′4）の撮像素子ＩＤの光軸に沿った各位置{Ｂ0，Ｂ(±1)〜Ｂ(±4)}における結像特性、ＭＴＦ[ＲR0(ｕr)〜ＲR4(ｕr)，ＲS0(ｕs)〜ＲS4(ｕs)]の測定からコントラストのピーク値を演算、検出する。その結果、軸上、軸外にて各物高（Ｙ）に対応する像面の曲がり（Ｂ，ΔＭ，ΔＳ）maxが測定可能である。同様な形式の測定方法において、投射レンズＬ１は事前計測値、あるいは、代表基準値からなるレンズ諸元（Ｂｆc，ｆc）、レンズ有効径、像面位置（Ｂc，ΔＭc，ΔＳc）におけるＭＴＦ値[ＲcR(ｕr)，ＲcS(ｕs)]、それぞれサンプル点に対応するデフォーカス特性も含み、それぞれのデータ、及び、レンズパラメータをそれぞれ格納した記憶手段ＭＲ１を有し、このデータを処理手段ＰＲ１へ転送する。これらのデータは必要に応じ補間され、記憶手段ＭＲ３に記憶される。一方、被検査レンズＬ２は設計値、あるいは、代表基準値からなるレンズ諸元（Ｂｆm0，ｆm）、レンズ有効径、各像高の各面位置（Ｂm0，ΔＭm0，ΔＳm0）なる結像特性値を格納した記憶手段ＭＲ２を有し、これらを処理手段ＰＲ１へデータ転送する。
【００７５】
次に、具体的な演算、処理について述べる。検査における各光学系の配置等に関する初期条件とレンズ検査装置用光学系（合成光学系）のレンズ諸元（Ｂf，β，ｆ，Ｆ，ｕr，ｕs）、レンズ有効径、初期特性値をそれぞれ記憶手段ＭＲ３に入力し、指定範囲内で駆動手段ＤＲ１にて撮像素子ＩＤを移動させる。それぞれに対応する測定ピント位置{Ｂ0，Ｂ(±1)〜Ｂ(±4)}、測定各像面領域のデータ(Ｙ′0〜Ｙ′4)で検査チャートＣＨのＭＴＦ[ＲR0(ｕr)〜ＲR4(ｕr)，ＲS0(ｕs)〜ＲS4(ｕs)]を測定検出し、認知し、これらのデータを記憶手段ＭＲ３に転送する。これらの最大ＭＴＦ値[ＲR0(ｕr)〜ＲR4(ｕr)，ＲS0(ｕs)〜ＲS4(ｕs)]maxからベストフォーカス像面位置[(Ｂ0，ΔＭ1〜ΔＭ4，ΔＳ1〜ΔＳ4)]maxを測定各像面領域のデータ（Ｙ′0〜Ｙ′4）において検出する。これらの処理、動作を、各領域像面、及び、ｍ像面、ｓ像面にて繰り返し、演算・処理手段ＰＲ１にて測定演算をする。
【００７６】
これらの測定、及び、演算にてサンプリング、スキャンした結果、これと同様な方法で測定し、既に格納済みの投射レンズＬ１のレンズ諸元（Ｂｆc，ｆc）、レンズパラメータ、各像面位置{Ｂc0，Ｂc(±1)〜Ｂc(±4)}のＭＴＦから推定測定した最大ＭＴＦ値[ＲcR0(ｕr)〜ＲcR4(ｕr)，ＲcS0(ｕs)〜ＲcS4(ｕs)]maxを用いて求めたベストフォーカス像面位置[(Ｂc0，ΔＭc1〜ΔＭc4，ΔＳc1〜ΔＳc4)]maxから、演算・処理手段ＰＲ１にて式（５）〜（７）あるいは、式（１１），（１２），（７）のように演算処理をする。その結果、各像領域(Ｙ′0〜Ｙ′4)に対応する最大ＭＴＦ[ＲmR0(ｕr)〜ＲmR4(ｕr)，ＲmS0(ｕs)〜ＲmS4(ｕs)]maxと予想される像側ベストフォーカスの位置[(Ｂm0，ΔＭm1〜ΔＭm4，ΔＳm1〜ΔＳm4)]maxが演算、推定可能である。
【００７７】
この評価方法として、被検査レンズＬ２は設計値、あるいは、代表基準値からなる像面位置(Ｂm00，ΔＭm01〜ΔＭm04，ΔＳm01〜ΔＳm04)なる結像特性値を記憶手段ＭＲ３から処理手段ＰＲ１に取り出す。像面のベストフォーカスに対し、これら測定値の判定条件として事前に、設定限界許容値（δＭm1〜δＭm4，δＳm1〜δＳm4）を設定しておく。その結果、式（８）〜（１０）にて、推定値（ＤＭm1〜ＤＭm4，ＤＳm1〜ＤＳm4）maxと比較し、被検査レンズＬ２の結像性能の良否を判定することができる。
【００７８】
なお、この第４実施例において、被検査レンズＬ２の記憶手段ＭＲ２を設けずに、記憶手段ＭＲ３で代用することも可能である。
【実施例５】
【００７９】
次に、第５実施例として、検査チャートＣＨを移動して被検査レンズＬ２の検査を行うチャート移動系の信号処理について図１０を用いて説明する。光学系は図８に対応している。このレンズ検査装置１は、合成光学系（Ｌ１，Ｌ２）と検査チャートＣＨを倍率βで撮像し、像のコントラストを検出可能な検出手段ＩＭ、及び、処理手段ＰＲ２を装備している。チャート像のコントラストを検出するため、駆動手段ＤＲ２にて検査チャートＣＨを光軸に沿ってスキャン移動させる。検査チャート面を領域内にてスキャン移動することにより、チャート配置各位置{ｂ*0，ｂ*(±1)〜ｂ*(±4)}に対し、ＭＴＦ値[ＲR(ｕr)，ＲS(ｕs)]が固定された撮像面（撮像素子ＩＤ）の各像高(Ｙ′)に対応して測定され、この各チャート像の最大ＭＴＦ値[ＲR(ｕr)，ＲS(ｕs)]maxを測定する。
【００８０】
そのチャート像の最大コントラストから物側ベストフォーカスの位置(ｂ*，ｍ*，ｓ*)maxを演算し、検出可能である。このことは式（１３）〜（１７）で示されたように、各像高の最大コントラスト像（固定撮像面）から合成光学系の像面の曲がり量に対応する物面シフト量（チャート位置）に換算し、そのシフト位置を軸上、軸外にて測定し、各物高における物面の曲がり(ｂ*，Δｍ*，Δｓ*)maxを示したものである。すなわち、この検査チャートＣＨの各物高(Ｙ0〜Ｙ4)に対応する物側ベストフォーカスの位置[(ｂ*0，Δｍ*1〜Δｍ*4，Δｓ*1〜Δｓ*4)]maxを検出したことになる。その結果、軸上、軸外にて像面の曲がり[(Ｂ0，ΔＭ1〜ΔＭ4，ΔＳ1〜ΔＳ4)]max、各像高(Ｙ′0〜Ｙ′4)にて間接的に測定可能である。
【００８１】
同様にして、投射レンズＬ１は事前計測値、あるいは、代表基準値からなるレンズ諸元(Ｂｆc，ｆc)、レンズ有効径、最大ＭＴＦ値[ＲcR0(ｕr)〜ＲcR4(ｕr)，ＲcS0(ｕs)〜ＲcS4(ｕs)]maxから、ベストフォーカス像面位置[(Ｂc0，ΔＭc1〜ΔＭc4，ΔＳc1〜ΔＳc4)]maxを求める。それぞれサンプル点に対応し、それぞれを格納した記憶手段ＭＲ１を有し、このデータを処理系ＰＲ１へ転送する。これらのデータは必要に応じ補間され、記憶手段ＭＲ３に記録される。一方、被検査レンズＬ２は、設計値、測定値、あるいは、代表基準値からなるレンズ諸元(Ｂｆm0，ｆm)、レンズ有効径、像面位置(Ｂm00，ΔＭm01〜ΔＭm04，ΔＳm01〜ΔＳm04)、結像特性値を格納した記憶手段ＭＲ２を有し、これを処理系ＰＲ１へデータ転送する。
【００８２】
次に、具体的な演算、処理について述べる。検査における光学系の配置等に関する初期条件とレンズ検査装置用光学系のレンズ諸元(Ｂf，β，ｆ，Ｆ，ｕr，ｕs)、レンズ有効径、初期結像特性値をそれぞれ記憶手段ＭＲ３に入力し、演算・処理手段ＰＲ１にて式（１３）〜（１５）の処理を行い、駆動手段ＤＲ２にて検査チャートＣＨのＭＴＦ出力の最大値を検出して認知、記憶し、指定範囲内で検査チャートＣＨを移動させる。これらの処理、動作を、各領域像面、及び、ｍ像面、ｓ像面にて繰り返し、測定演算をする。また、これらの測定及び演算にてサンプリング、スキャンした結果、チャート位置（物側）をチャート像側に換算した測定断面位置{Ｂ0，Ｂ(±1)〜Ｂ(±4)}、測定像領域のデータ(Ｙ′0〜Ｙ′4)のＭＴＦ値[ＲR0(ｕr)〜ＲR4(ｕr)，ＲS0(ｕs)〜ＲS4(ｕs)]を測定し、それぞれに対応し、記憶手段ＭＲ３に転送する。
【００８３】
これらの最大ＭＴＦ値[ＲR0(ｕr)〜ＲR4(ｕr)，ＲS0(ｕs)〜ＲS4(ｕs)]maxからベストフォーカス像面位置[Ｂ0，ΔＭ1〜ΔＭ4，ΔＳ1〜ΔＳ4]maxが推定可能である。これと既に格納済みの投射レンズＬ１のレンズ諸元(Ｂｆc，ｆc)、逆測定の観測位置を{Ｂc0，Ｂc(±1)〜Ｂc(±4)}における各像領域(Ｙ′0〜Ｙ′4)に対応するＭＴＦ[ＲcR0(ｕr)〜ＲcR4(ｕr)，ＲcS0(ｕs)〜ＲcS4(ｕs)]を測定検出し、最大ＭＴＦ値[ＲcR0(ｕr)〜ＲcR4(ｕr)，ＲcS0(ｕs)〜ＲcS4(ｕs)]maxからベストフォーカス像面位置[(Ｂc0，ΔＭc1〜ΔＭc4，ΔＳc1〜ΔＳc4)]maxを求めることができる。これらから、式（１１），（１２）のように、演算・処理手段ＰＲ１にて処理する。その結果、被検査レンズＬ２の各像領域(Ｙ′0〜Ｙ′4)に対応する像側デフォーカス特性の最大ＭＴＦ値[ＲmR0(ｕr)〜ＲmR4(ｕr)，ＲmS0(ｕs)〜ＲmS4(ｕs)]maxに対応する像側ベストフォーカス断面の位置(Ｂm0，ΔＭm1〜ΔＭm4，ΔＳm1〜ΔＳm4)maxを推定可能である。
【００８４】
同様に、像面のベストフォーカスに対し、式（８）〜（１０）にて、これら測定値の判定条件として設定限界許容値(δＭm1〜δＭm4，δＳm1〜δＳm4)を設定し、推定値(ＤＭm1〜ＤＭm4，ＤＳm1〜ＤＳm4)maxと比較し、被検査レンズＬ２の結像特性の良否を判定することができる。なお、検査チャートＣＨあるいは撮像素子ＩＤを光軸に沿ってスキャン移動したときも、合成光学系の各結像特性（像面各領域）とそのスキャン位置情報も、所望のサンプリング間隔にて記憶手段ＭＲ３に逐次記憶される。投射レンズＬ１（逆光線追跡配置）の事前測定（または設計値）においても、撮像素子ＩＤをスキャンしたときの各結像特性（像面各領域）とそのスキャン位置情報も、所望のサンプリング間隔にて記憶手段ＭＲ１に記憶されている。
【００８５】
この第５実施例においても、被検査レンズＬ２の記憶手段ＭＲ２を設けずに、記憶手段ＭＲ３で代用することも可能である。
【００８６】
なお、本実施例において、ＭＴＦ値のピークを指標として採用し、光学系の像面の曲がりを測定、評価している。別の方法として、点光源（線）物体による点（線）像強度のピーク値を指標としても可能である。その結果、同様に被検査光学系（被検査レンズＬ２）の像面の曲がりを推定し、結像性能を間接的に検査・評価をすることが可能である。また、ＭＴＦ値や点（線）像強度値を測定記録せずに、ＭＴＦのピークの像面位置や点（線）像強度のピークの像面位置のみの測定においても、本実施例と同様の目的を達成することが可能である。
【００８７】
結像関係が成立し、この共役関係における基準倍率をβとすると物側が基準点（共役点）からΔＬだけ移動したとする。その像点はΔＬ′だけ移動する。この光学系の焦点距離をｆとするとき、近軸結像論より一般に、以下に示す式（２８）のような関係が成立している。
【００８８】
ΔＬ′  ＝  β2ΔＬ／（１＋βΔＬ／ｆ）  →  ΔＬ′  ＝  β2ΔＬ    （２８）
但し、｜βΔＬ／ｆ｜≪１のとき
【００８９】
そして、式（２８）を逆に解くと以下に示す式（２９）のようになる。
【００９０】
ΔＬ  ＝  ΔＬ′／［β2｛１−ΔＬ′／（βｆ）｝］
→  ΔＬ  ＝  ΔＬ′／β2    （２９）
但し、｜ΔＬ′／（βｆ）｜≪１のとき
【００９１】
物面、像面の曲がりが大きいとき、式（５）〜（７）、（１２）〜（１５）、（１８）〜（２０）は、式（２８）に置き換えて書き換える必要がある。それぞれが有限距離配置における系にて表現する。
【００９２】
ΔＬ→Δｍ*，Δｓ*，ｂ*，  ΔＭc，ΔＳc，Ｂc，  dＭc，dＳc，Ｃc，
ｆ→      ｆ，                  ｆc，                            ｆm
β→  β＝βcβm，              βc，                            βm
ΔＬ′→ΔＭ，ΔＳ，Ｂ，                                      ΔＭm，ΔＳm，Ｂm
【００９３】
式（５）、（６）に対する表現は、有限系における微小デフォーカスの合成は以下のように、倍率は分解して表せる。無限遠系のときと等価である。
【００９４】
ΔＭm  ＝  ΔＭ−ΔＭcβc2βm2    ΔＳm  ＝  ΔＳ−ΔＳcβc2βm2
【００９５】
以上のような方法にて、光学系の結像性能を評価し、検査装置の小型化が達成され、且つ、正確に被検査レンズＬ２の結像性能を正確に測定することが可能になる。その結果、構造が簡単であり、安価で省スペースにて簡易検査装置を構成することができる。これは、量産品の検査等に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】第１実施例に係るレンズ検査装置の合成光学系を示す配置図である。
【図２】第１実施例に係るレンズ検査装置の投射レンズの部分を示す配置図である。
【図３】第１実施例に係るレンズ検査装置の被検査レンズの部分を示す配置図である。
【図４】第２実施例に係るレンズ検査装置の合成光学系を示す配置図である。
【図５】第２実施例に係るレンズ検査装置の投射レンズの部分を示す配置図である。
【図６】第２実施例に係るレンズ検査装置の被検査レンズの部分を示す配置図である。
【図７】事前検査装置用光学系の測定光学配置図である。
【図８】第３実施例に係るレンズ検査装置の合成光学系を示す配置図である。
【図９】第４実施例に係るレンズ検査装置の信号処理ブロック図である。
【図１０】第５実施例に係るレンズ検査装置の信号処理ブロック図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  レンズ検査装置
Ｌ１  投射レンズ（投射光学系）
Ｌ２  被検査レンズ（被検査光学系）
ＰＲ１  演算・処理手段（被検査光学系特性推定手段）
ＰＲ２  処理手段（光学系特性取得手段）
ＣＨ，ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３  検査チャート（撮像用被検査物体）
ＩＤ  撮像面（撮像素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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